Căng thẳng giữa Nguyễn Phúc Nguyên và Trịnh Tùng ngày càng tăng khi ông tỏ ra không phục tùng họ Trịnh. Năm 1620, Chúa Phúc Nguyên ngừng nộp thuế cho chính quyền Lê-Trịnh Đàng Ngoài.[12] Hai người em của Nguyễn Phúc Nguyên gửi mật thư xin họ Trịnh phát binh, tự mình làm nội ứng, hẹn khi nên việc thì chia Đàng Trong cho trấn giữ. Chúa Trịnh là Trịnh Tráng sai tướng đem 5.000 quân chờ ở cửa Nhật Lệ chờ đợi tin. Nguyễn Phúc Nguyên sai tướng dẹp được hai người em; quân Trịnh rút về Bắc, Phúc Nguyên thấy chúa Trịnh vô cớ phát binh, từ đó không nộp thuế cống nữa.

Tháng 6 năm 1623, Nguyễn Phúc Nguyên nghe tin Trịnh Tùng chết, vẫn sai sứ đến phúng.[11]

Cuộc chiến đầu tiên 1627

Năm 1624, nhân khi nhà Minh đang chống chọi với nhà Thanh, và họ Trịnh mới diệt được Mạc Kính Cung ở Cao Bằng, Chúa Trịnh Tráng mới sai quan vào Thuận Hóa đòi tiền thuế từ ba năm về trước.[13] Chúa Sãi tiếp sứ nói rằng: Hai xứ Thuận Quảng liền mấy năm không được mùa, dân gian túng đói, vì thế không nỡ thu thuế. Khi khác được mùa sẽ chở nộp cũng chưa muộn. Sứ giả không biết nói gì, bèn từ biệt về.

Chúa Trịnh lại sai sứ mang sắc vua Lê vào dụ Chúa Sãi cho con ra chầu, và đòi nộp 30 con voi cùng 30 chiếc thuyền để đưa đi cống nhà Minh. Chúa Sãi không chịu.

Chúa Trịnh thấy vậy, bèn quyết ý đánh họ Nguyễn. Tháng 3 năm 1627, sai Nguyễn Khải và Nguyễn Danh Thế đem 5.000 quân đi làm tiên phong vào đóng ở xã Hà Trung (tục gọi là Cầu Doanh), còn Chúa Trịnh Tráng thống lãnh 20 vạn đại quân thủy bộ, hai đạo tiến vào hội binh ở cửa Nhật Lệ.

Chúa Sãi cử các tướng Nguyễn Hữu Dật, Nguyễn Phúc Vệ và Nguyễn Phúc Trung đón đánh.

Quân Trịnh chủ động tấn công nhưng không chọc thủng được tuyến phòng thủ của quân Nguyễn. Phía Nguyễn có lợi thế là đại bác kiểu Bồ Đào Nha nên làm quân Trịnh sợ chạy dạt. Hai tướng Trịnh là Nguyễn Khải và Lê Khuê đều thua chạy.

Trong lúc hai bên tiếp tục giằng co thì tướng Nguyễn Hữu Dật phao tin là Trịnh Gia và Trịnh Nhạc mưu phản ở miền Bắc. Chúa Trịnh Tráng nghi ngờ vội rút quân về bắc.

Năm 1630, Chúa Sãi đã làm theo kế của Đào Duy Từ trả lại sắc cho vua Lê - chúa Trịnh[14] và khuyên nên đánh lấy đất Nam Bố Chính[15] để lấy sông Gianh làm biên giới phòng thủ tự nhiên (09-1630).

Cuộc chiến thứ hai 1633

Khi quân Trịnh thu quân, Chúa Sãi theo kế của Đào Duy Từ gấp rút xây lũy Trường Dục (lũy Thầy) để phòng thủ.

Năm 1631, con trưởng của Sãi vương là Nguyễn Phúc Kỳ qua đời, con thứ hai là Nguyễn Phúc Lan được làm Thế tử, con thứ tư là Nguyễn Phúc Anh ra thay Kỳ trấn giữ Quảng Nam. Anh bất mãn vì không được lập làm thế tử, cho nên mưu thông đồng với chúa Trịnh, bèn viết thư hẹn làm nội ứng cho Trịnh Tráng.

Năm 1633, Thanh Đô Vương Trịnh Tráng rước vua Lê đem binh nam tiến lần thứ hai, đóng ở cửa Nhật Lệ như trước. Sãi vương cử Nguyễn Hữu Dật, Nguyễn Hữu Tiến làm tướng ra đánh. Chúa Trịnh đang đợi suốt hơn 10 hôm không thấy hiệu làm nội ứng của Phúc Anh thì bị quân Nguyễn đánh úp, quân Trịnh hoảng loạn tan vỡ bỏ chạy. Thanh Đô Vương rút về bắc, để lại con rể là Nguyễn Khắc Liệt trấn thủ châu Bắc Bố Chính.